Teknoloji
Yrd. Doç Dr. Yavuz Erol
10/02/2015 - 14:05

Kendimiz Yapalım - Basit Elektrik Motoru

Yaş:
16
Zorluk:
Zor

Bu yazıda, piyasada kolayca bulunabilen malzemelerle basit bir elektrik motorunun nasıl yapılabileceği anlatılıyor.

Elektrik enerjisini hareket enerjisine dönüştüren elektrik motorları elektromanyetizmanın temel ilkelerine göre çalışır. Bilindiği gibi, akım geçen bir iletken, manyetik alan içerisinde bulunuyorsa iletkene bir kuvvet etki eder. Bu durum Şekil 1’de görülüyor. İletkene etki eden kuvvetin şiddeti akım değerinin, manyetik alan büyüklüğünün ve iletken uzunluğunun çarpımı ile hesaplanır. Kuvvetin yönü ise akım yönü ile manyetik alan yönünün vektörel çarpımı ile belirlenir.

class=attr__format__media_original

Elektrik motorunun tasarımı uygun şekilde gerçekleştirildiğinde, iletkene etki eden bu manyetik kuvvet motorun dönmesini sağlar. Akım geçen iletken ile manyetik alan kaynağı arasındaki etkileşim, iki mıknatısın birbirine etkisine çok benzer. Şekil 2 ve 3’te de görüldüğü gibi, mıknatısların zıt kutupları birbirini çekerken, aynı kutupları birbirini iter. Mıknatısın akım geçen iletkene uyguladığı kuvvet de aynı şekilde düşünülebilir.

Bir doğru akım motoru, stator ve rotor olarak adlandırılan iki kısımdan oluşur. Düşük güçlü motorlarda stator olarak genellikle sabit mıknatıs kullanılır. Rotorda ise sarımlar yer alır. Akımın sarımlardan geçişini sağlamak üzere motor üzerinde fırça-kollektör yapısı bulunur. Bu yapı, motorun dönüşü sırasında sarımlardan geçen akımın belirli zamanlarda yön değiştirmesini de sağlar. Böylece rotordaki iletkenlere etki eden manyetik kuvvet hep aynı yönde olur. Şekil 4-8’de bir doğru akım motorunun çalışma prensibi görülüyor.

Statorda yer alan mıknatıslar manyetik alan sağlar. Manyetik alanın yönü N kutbundan S kutbuna doğrudur (Şekil 4).

Fırça-kollektör yapısı sayesinde iletken çerçeveden akım geçer (Şekil 5).

Manyetik alan içinde akım geçen iletken çerçeveye bir kuvvet etki eder. Bu kuvvet, çerçevenin bir tarafında yukarı doğru iken, diğer tarafında aşağı doğrudur (Şekil 6).

class=attr__format__media_original

Manyetik kuvvetin etkisiyle, iletken çerçeve dönmeye zorlanır (Şekil 7).

Fırçalara gerilim uygulandığı sürece dönme hareketi devam eder (Şekil 8).

Bu temel bilgilerin ardından basit bir elektrik motoru yapımına geçebiliriz.

Etkinlik için gerekli malzemeler:

  • 1 adet mıknatıs
  • 1,5 m emaye kaplı bakır tel
  • 1 adet 1.5V’luk kalem pil (AA, C veya D türünde)
  • 2 adet çengelli iğne veya ataş
  • 2 adet boncuk veya tespih tanesi
  • Tahta plaka
  • Maket bıçağı
  • Pense
  • Krokodil kablo veya zil teli

Mıknatıs olarak Şekil 9’da görülen yuvarlak veya dikdörtgen prizma şeklindeki ferrit mıknatıslar kullanılabilir.

class=attr__format__media_original

Şekil 9: Mıknatıslar

Sarımlar için emaye kaplı bakır tel gerekli. Bu teller, elektrik-elektronik malzemeler satan yerlerden temin edilebilir. Motorun dönen kısmının sağlam olması için telin çapı çok ince olmamalı. 0,65 mm, 0,80 mm veya 1 mm çaplı emaye kaplı bakır teller kullanılabilir. Sarım sayısı çok önemli olmamakla birlikte en az 10 sarım yapılmalı. Sarım yapılırken kolaylık sağlaması için kalem pil kullanılabilir. Şekil 10’da görüldüğü gibi 0,65 mm çaplı bakır tel pil üzerine 10 tur sarılır. Ardından sarımlar pilin üzerinden dikkatlice çıkarılarak Şekil 11’deki hale getirilir. Sarımların her iki tarafında 2-3 cm’lik düz iletken parçası olmalı.

 

 

class=attr__format__media_original

Farklı çaptaki tellerden yapılan sarımlar ise Şekil 12 ve 13’te görülüyor.

class=attr__format__media_original

Bakır telin üzeri emaye kaplı olduğu için yalıtkan özellik gösterir. Elektrik akımının iletilebilmesi için, bir maket bıçağı yardımıyla sarımların uç kısımlarındaki emaye kaplama kazınır. Bu işlem sırasında önemli bir noktaya dikkat etmek gerekir. Şekil 14’te görüldüğü gibi, iletkenin sol tarafındaki kaplama tamamen kazınır. Sağ tarafta ise sadece iletkenin üst kısmı kazınır. Alt yarısında emaye kaplama aynen kalır. Yapılan bu işlem motorun dönmesini sağlamak için mutlaka gerekli.

 

class=attr__format__media_original

Şekil 14: Emaye kaplamanın kazınması

class=attr__format__media_original

Şekil 15: Yalıtkanın altındaki bakır iletken

İki adet çengelli iğne veya ataş kullanılarak sarımların oturtulacağı destekler hazırlanır.

class=attr__format__media_original

Şekil 16: Çengelli iğne

Bir tahta plaka üzerine pense yardımıyla iğneler Şekil 17’deki gibi sabitlenir. Sarımların her iki ucuna birer boncuk ya da tespih tanesi geçirilir. Ardından, sarımlar çengelli iğne üzerindeki halkalara yerleştirilir.

class=attr__format__media_original

Şekil 17: Motorun son hali

Krokodil kablo veya zil teli yardımıyla motorun uçları pile bağlanır. Pil olarak 1.5V’luk AA boyutunda kalem pil kullanılabilir. Sarımların direnci çok düşük olduğu için motor birkaç amper seviyesinde akım çeker. Bu nedenle pil bağlantısı yapılırken kıvılcım oluşabilir. Motorun daha hızlı dönmesi istenirse yüksek akım verebilen C veya D boyutunda piller kullanılabilir.

Şekil 18 ve 19’da dikdörtgen mıknatıs kullanılarak yapılan motorlar görülüyor.

class=attr__format__media_original

Şekil 18

class=attr__format__media_original

Şekil 19

Motorun dönüşü esnasındaki görüntü Şekil 20’deki gibi.

class=attr__format__media_original

Şekil 20: Motorun dönüş hareketi

Basit elektrik motoru, manyetizma ilkelerinin anlaşılması için hayli yararlı bir uygulama. İnternetten erişilebilecek kaynaklarda rastlanan farklı tür motor örneklerini Şekil 21-24’te görebilirsiniz.

class=attr__format__media_original

Teknoloji

Bilim Genç olarak Roketsan Mikro Uydu Fırlatma Sistemi Geliştirme Proje Yürütücüsü ve aynı zamanda İleri Teknolojiler ve Sistemler Grup Başkanlığı Uzay Sistemleri Müdürü olarak görev yapan Dr. Mehmet Ali Ak ile Mikro Uydu Fırlatma Sistemi üzerine bir söyleşi gerçekleştirdik.

Algoritma, belirli bir problemi çözmek veya belirli bir amaca ulaşmak için çözüm yolunun adım adım tasarlanmasıdır.